技术领域
本发明涉及一种花青素的提取方法,具体涉及一种从玫瑰茄中提取花青素的方法。
背景技术
玫瑰茄,别名洛神花、洛神葵、山茄等。原产西非、印度,目前我国广东、广西、福建、云南、台湾等地均有栽培。玫瑰茄一般11月中、下旬采摘,花萼常用作提取部位。玫瑰茄中含有丰富的蛋白质、果胶、有机酸、VC、氨基酸、矿质元素、多酚及花色苷,主要有效成分为花色苷及多酚。医学研究证明,玫瑰茄花青素主要具有保护视力、抗氧化、抗肿瘤和抑菌等药理作用。
目前玫瑰茄花青素的提取方式主要有溶剂浸提、连续逆流提取、亚临界水提取、超临界流体辅助提取、超声波辅助提取、微波辅助提取及酶解提取等。溶剂浸提法是最广泛使用的一种方法,操作简单,设备投入小,但缺点是花青素的提取率较低,提取杂质较多,不利于连续化生产。亚临界水提取、超临界流体辅助提取虽然提取成本较低,提取率较高,但设备前期投入较大。
目前玫瑰茄花青素的纯化方法主要有溶剂萃取结晶法、柱层析法、制备色谱及高速逆流色谱(HSCCC)等。其中运用最广泛的是柱层析法,使用最多的是大孔吸附树脂分分离纯化,树脂型号如HP-20、HP2MGL等,但大孔树脂分离纯化操作繁琐,花青素收率较低,纯化的程度有限。溶剂萃取结晶法操作简便,但存在产品收率低,有机溶剂使用量大,污染环境等问题。制备色谱及高速逆流色谱(HSCCC)虽然能获得高含量的花青素产品,但设备的一次性投入较大。
CN102813686A公开了一种提取玫瑰茄花萼中有效成分的方法,是将玫瑰茄花萼用亚临界水提取,后过滤浓缩,冷冻干燥获得产品。主要缺陷为设备一次性投入较大,产品的纯度不高。
CN105272956A公开了一种从玫瑰茄中制备玫瑰茄花青素的工业方法,是将玫瑰茄采用高压辅助提取,提取液用微滤、超滤过滤除杂,后用打孔吸附树脂纯化,浓缩喷雾干燥得到花青素产品。但是由于其采用高压辅助提取,虽然能花青素的提高提取率,但安全系数较低,而且大孔吸附树脂纯化也存在收率较低问题。
CN104961783A公开了一种有效提取花青素和花色苷的方法,是将新鲜花青素原料用70%~90%乙醇浸提,提取液减压回收乙醇,离心过滤,过滤液用CAD#40大孔吸附树脂纯化,最后喷雾干燥得到产品。由于使用有机溶剂提取,虽然提取液中花青素纯度会较高,但溶剂用量较大,溶剂损耗比较大。
发明内容
本发明目的是针对上面所述缺陷,提供一种玫瑰茄花青素含量大于30%的从玫瑰茄中提取高纯度花青素的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种从玫瑰茄中提取高纯度花青素的制备方法,其特征在于,依次包含如下具体步骤:
(1)原料的预处理:将原料用破碎机适当破碎,以大部分过20~40目筛为标准;
(2)提取:将步骤(1)所得原料以水为溶剂,采用连续逆流的提取方法,先用冷水浸泡除杂,然后用热水连续逆流提取花青素;将冷水和热水提取液分开单独收集,过200~400目滤布袋,得滤液;
(3)酶解:将步骤(2)所得热水提取液加复合酶进行酶解;
(4)离心:将步骤(3)所得酶解液离心过滤,得离心液;
(5)超滤:将步骤(4)所得离心液先过超滤膜,后加水赶洗超滤膜,直到超滤液颜色较浅为止,得超滤液;
(6)纳滤:将步骤(5)所得超滤液用纳滤膜进行分离纯化浓缩,得纳滤液;
(7)浓缩:将步骤(6)所得纳滤液真空浓缩,真空压力控制-0.1~0.06MPa,温度控制40~50℃,浓缩至固形物为40~60%,得浓缩液;
(8)微波干燥、粉碎:将步骤(7)浓缩液进行微波干燥,粉碎过筛,装袋。
进一步,步骤(1)中,所述的原料为玫瑰茄的红色花萼,无其他杂质,所述的破碎程度,为破碎至90-95%过20~40目筛。
进一步,步骤(2)中,所述提取方式为连续逆流提取,先用8~10质量倍0~5℃冷水浸泡除杂,浸泡时间为0.5~1h,然后用10~20质量倍45~55℃热水连续逆流提取,提取时间1~2h。
进一步,步骤(3)中,所述酶解采用的酶为含纤维素酶、果胶酶、蛋白酶的复合酶,纤维素:果胶酶:蛋白酶添加比例为2~3:1-2:0.5~1,复合酶添加量为提取料液体积的0.01~0.05%,酶解温度30~50℃,酶解时间2-4h,酶解最佳PH为2~4。
进一步,步骤(4)中,所述离心机方式为卧式离心机+碟式离心机或者卧式离心机+管式离心机的组合方式,离心转速控制10000~50000r/min。
进一步,步骤(5)中,所述超滤膜分子量有3~5万和8~10万道尔顿两种,膜的压力控制1.0~2.0MPa,温度控制10~30℃。
进一步,步骤(6)中,所述纳滤膜分子量范围为600~1000和2000~5000道尔顿,膜的压力控制2.0~4.0MPa,温度控制10~30℃,纳滤浓缩至料液固形物10~30%。
进一步,步骤(7)中,所述浓缩器可采用单效、双效或三效浓缩器。
进一步,步骤(8)中,所述微波干燥控制真空压力-0.1~0.06MPa,干燥温度40~50℃,最终产品水分控制<5%。
本发明的有益效果是:
1)本发明提取溶剂为水,采用连续逆流的提取方法,相比提取罐提取的方式,不仅用水量小,提取时间缩短,而且也节约能耗,实现连续化规模化生产。
2)本发明纳滤膜分离纯化的透过液以及浓缩回收出的水,可以返回作为提取溶剂,不仅节约了水资源,而且几乎没有污水排放,起到很好的环保效果。
3)本发明采用了先进的膜技术,相比其他纯化方式,比如大孔树脂吸附纯化,不仅分离纯化效果明显,而且操作工艺简单,能够实现连续化大规模工业生产,生产成本低廉,产品质量稳定。
4)本发明能够将玫瑰茄花青素提取物纯度从2~3%提升到30%以上,节约能源,工艺简单,成本低廉,可适用于大规模生产。
具体实施方式
实施例1。
1)原料的预处理:将1000Kg原料用破碎机适当破碎,大部分过20~40目筛为标准。
2)提取:以水为溶剂,采用连续逆流的提取方法,先用8~10T冷水浸泡除杂,然后用10T45~55℃热水连续逆流提取;将冷水和热水提取液分开单独收集,过200目滤布袋,得滤液。
3)酶解:将热水提取液使用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶复合酶进行酶解,复合酶为一种进口液体酶,其中纤维素:果胶酶:蛋白酶复合比例为2~3:1~2:0.5~1,复合酶添加量为提取液体积的0.01~0.02%,酶解温度控制30~40℃,酶解时间控制2h,酶解PH控制为2~3。
4)离心:将酶解液先过卧式离心机再过碟式离心机,得离心液。
5)超滤:将10T左右离心液先过超滤膜,超滤膜分子量8~10万道尔顿,膜的压力控制1.0-2.0MPa,温度控制10~30℃;超滤至一定程度,加2~4T水赶超滤膜,直到超滤液颜色较浅为止,得超滤液。
6)纳滤:将12-14T超滤液用纳滤膜进行分离纯化,纳滤膜分子量600~1000道尔顿,膜的压力控制2.0-4.0MPa,温度控制10-30℃,纳滤浓缩至2~4T,料液固形物20~30%,得纳滤液。
7)浓缩:纳滤液使用单效浓缩器真空浓缩,真空压力控制-0.1~0.06MPa,温度控制40~50℃,浓缩至固形物为55.6%,得浓缩液183.5Kg。
8)微波干燥:将浓缩液进行微波干燥,控制真空压力-0.1~0.06MPa,干燥温度40~50℃,最终控制产品水分<5%。
9)粉碎过筛:将微波干燥物,进行粉碎过80筛,得最终产品96.38Kg,花青素含量32.1%(UV)。
实施例2。
1)原料的预处理:将1000Kg原料用破碎机适当破碎,大部分过20~40目筛为标准。
2)提取:以水为溶剂,采用连续逆流的提取方法,先用8~10T冷水浸泡除杂,然后用10T45~55℃热水连续逆流提取;将冷水和热水提取液分开单独收集,过200目滤布袋,得滤液。
3)酶解:将热水提取液使用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶复合酶进行酶解,复合酶为进口液体酶,其中纤维素:果胶酶:蛋白酶复合比例为2~3:1~2:0.5~1,复合酶添加量为提取液体积的0.03~0.05%,酶解温度控制40~45℃,酶解时间控制2h,酶解PH控制为2~3。
4)离心:将酶解液先过卧式离心机再过管式离心机,得离心液。
5)超滤:将10T左右离心液先过超滤膜,超滤膜分子量3~5万道尔顿,膜的压力控制1.0-2.0MPa,温度控制10-30℃;超滤至一定程度,加2~4T水赶超滤膜,直到超滤液颜色较浅为止,得超滤液。
6)纳滤:将12-14T超滤液用纳滤膜进行分离纯化,纳滤膜分子量600~1000道尔顿,膜的压力控制2.0-4.0MPa,温度控制10-30℃,纳滤浓缩至2-4T,料液固形物20-30%,得纳滤液。
7)浓缩:纳滤液使用双效浓缩器真空浓缩,真空压力控制-0.1~0.06MPa,温度控制40~50℃,浓缩至固形物为49.2%,得浓缩液190.6Kg。
8)微波干燥:将浓缩液进行微波干燥,控制真空压力-0.1~0.06MPa,干燥温度40~50℃,最终控制产品水分<5%。
9)粉碎过筛:将微波干燥物,进行粉碎过80筛,得最终产品92.9Kg,花青素含量37.5%(UV)。
实施例3。
1)原料的预处理:将1000Kg原料用破碎机适当破碎,大部分过20~40目筛为标准。
2)提取:以水为溶剂,采用连续逆流的提取方法,先用8~10T冷水浸泡除杂,然后用10T45~55℃热水连续逆流提取;将冷水和热水提取液分开单独收集,过200目滤布袋,得滤液。
3)酶解:将热水提取液使用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶复合酶进行酶解,复合酶为进口液体酶,其中纤维素:果胶酶:蛋白酶复合比例为2~3:1~2:0.5~1,复合酶添加量为提取液体积的0.02~0.04%,酶解温度控制40~45℃,酶解时间控制2h,酶解PH控制为2~3。
4)离心:将酶解液先过卧式离心机再过管式离心机,得离心液。
5)超滤:将10T左右离心液先过超滤膜,超滤膜分子量3~5万道尔顿,膜的压力控制1.0-2.0MPa,温度控制10-30℃;超滤至一定程度,加2~4T水赶超滤膜,直到超滤液颜色较浅为止,得超滤液。
6)纳滤:将12-14T超滤液用纳滤膜进行分离纯化,纳滤膜分子量2000~5000道尔顿,膜的压力控制2.0-4.0MPa,温度控制10-30℃,纳滤浓缩至2-4T,料液固形物20-30%,得纳滤液。
7)浓缩:纳滤液使用三效浓缩器真空浓缩,真空压力控制-0.1~0.06MPa,温度控制40~50℃,浓缩至固形物为45.2%,得浓缩液216.9Kg。
8)微波干燥:将浓缩液进行微波干燥,控制真空压力-0.1~0.06MPa,干燥温度40~50℃,最终控制产品水分<5%。
9)粉碎过筛:将微波干燥物,进行粉碎过80筛,得最终产品97.6Kg,花青素含量35.7%(UV)。